JP2012032470A - レンズモジュールおよびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することが可能なレンズモジュールおよびカメラを提供する。
【解決手段】レンズモジュール１００は、被写体象を結像するためのレンズ１１０と、レンズの光軸方向ＯＸＤに往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダ１２０と、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部１３２が形成され、レンズホルダの側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダをレンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容するハウジング１３０と、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位してハウジングに収容されているレンズホルダを光軸方向における第１位置ＰＳ１と第２位置ＰＳ２間を往復運動させる可動部１４１を含むアクチュエータ部１４０とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズを往復運動が可能な保持することができるレンズホルダを有するレンズモジュールおよびカメラに関するものである。

カメラモジュールのオートフォーカスを実現するために、レンズを被写体方向に往復するように動かす必要がある。
一般的に、レンズモジュールは、そのレンズを含むレンズホルダを支持するために、複雑な形状の板バネを上下に備えていた。

図１は、一般的なＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式のレンズモジュールを示す図である。

図１のレンズモジュール１は、３枚のレンズ２，３，４、レンズ２〜４の光軸をあわせて保持するレンズホルダ５、レンズホルダ外周側に配置されたヨーク６、マグネット６、コイル７、レンズホルダ５を支持する板バネ８，９を有する。
これらの部品はベース１０に搭載されている。

このレンズモジュール１において、板バネ８，９の各々の部品の外径と内径の同軸度を精度良く加工されている必要があるばかりでなく、加えて、組み上げる際に板バネ８，９の同軸度が精度よく合っている必要がある。
また、レンズホルダ５が精度良くこれらの板バネ８，９の中央にないと重心がずれて傾きが生じ、カタボケとなる。

上述した板バネを用いたレンズモジュールにおいては次のように不利益がある。
レンズホルダを支持するための上下板バネはその性質上、外部からの衝撃に非常に弱く破断したり、また使用しているうちに疲労破壊（経年劣化）したりする。
さらに、レンズホルダ組み込みの際上下板バネのアライメントが非常に難しい。
加えて、支持されたレンズホルダは傾きが生じることを許されないが、上下板バネで支持する場合は重心がずれると傾く可能性が高い。レンズホルダが傾くと、カメラで撮影した画像がカタボケすることがありカメラとしての機能を満足し得ない。

本発明は、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することが可能なレンズモジュールおよびカメラを提供することにある。

本発明の第１の観点のレンズモジュールは、被写体象を結像するためのレンズと、上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第１位置と第２位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部とを有する。

本発明の第２の観点のカメラは、固体撮像素子と、上記固体撮像素子に被写体像を結像するレンズモジュールと、を有し、上記レンズモジュールは、被写体象を結像するためのレンズと、上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第１位置と第２位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と、を含む。

本発明によれば、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することができる。

一般的なＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式のレンズモジュールを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る高分子アクチュエータの動作原理を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの他の構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るカメラモジュールが適用されるカメラの構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（レンズモジュールの第１の構成例）
２．第２の実施形態（レンズモジュールの第２の構成例）
３．第３の実施形態（レンズモジュールの第３の構成例）
４．第４の実施形態（レンズモジュールの第４の構成例）
５．第５の実施形態（レンズモジュールの第５の構成例）
６．第６の実施形態（レンズモジュールの第６の構成例）
７．カメラの構成例

＜１．第１の実施形態＞
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図２（Ａ）は第１の実施形態に係るレンズモジュールの上面図であり、図２（Ｂ）は第１の実施形態に係るレンズモジュールの断面図であり、図２（Ｃ）は第１の実施形態に係るレンズモジュールの側面図である。

本レンズモジュール１００は、レンズ１１０、レンズホルダ１２０、ハウジング１３０、アクチュエータ部１４０を含んで構成されている。
また、レンズモジュール１００は、被写体象が結像される固体撮像素子２００が、図２（Ｂ）、（Ｃ）に符号ＮＯＢＪＳで示す非被写体側に配置される。
固体撮像素子２００は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等により形成される。

レンズ１１０は、１枚、あるいは複数枚の光学レンズにより形成され、図２（Ｂ），（Ｃ）で符号ＯＢＪＳで示す被写体側の被写体象を固体撮像素子２００の撮像面に結像させる。

レンズホルダ１２０は、軸方向の両面が開口した円筒状に形成され、オートフォーカス機能を実現するために、レンズ１１０の光軸方向ＯＸＤに直交する側部側内面部で、光軸方向ＯＸＤに往復運動が可能にレンズ１１０の外周側を保持する。

本実施形態のハウジング１３０は、ベースと一体的に形成され、鍔状部を有する基台１３１の中央部に、図２（Ｂ），（Ｃ）で符号ＯＢＪＳで示す被写体側および符号ＮＯＢＪＳで示す非被写体側の両端が開口された円筒状の収容部１３２が形成されている。
円筒状の収容部１３２をその内面で画定するハウジングの外観部は角柱状に形成されている。なお、収容部１３２を内包するハウジング１３０の形状を角柱状としたのは一例であり、円柱状等、他の形状であってもよい。
そして、本実施形態のハウジング１３０は、低摩擦係数の部材により形成され、レンズホルダ１２０の側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダ１２０をレンズ１１０の光軸方向ＯＸＤに摺接状態で往復運動可能に収容する。
具体的には、第１の実施形態に係るハウジング１３０は、レンズホルダ１２０の側部側の外面１２１に対して低摩擦係数の内面１３２ａで接してレンズホルダ１２０をレンズ１１０の光軸方向ＰＸＤに摺接状態で往復運動可能に収容する。
この場合、レンズホルダ１２０の外面１２１とハウジング１３０の内面１３２ａにより摺接（摺動）面ＳＬＤが形成される。

ハウジング１３０の内面１３２ａの低摩擦係数化は、たとえば潤滑剤を塗布することによって実現でき、これにより摺動可能とすることが可能である。
すなわち、本第１の実施形態では、ベースの一部がハウジング１３０の役目を果たしており、収容部１３２を形成するその内面１３２ａが潤滑剤によって摺動可能となるように構成される。
そして、本第１の実施形態においては、レンズホルダ１２０はハウジング１３０に対して数ミクロンの隙間を有して組み込まれており、傾きはここで保証される。

アクチュエータ部１４０は、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位してハウジング１３０に収容されているレンズホルダ１２０を図２（Ｂ）に示す光軸方向ＯＸＤにおける第１位置ＰＳ１と第２位置ＰＳ２間を往復運動させる可動部１４１を含む。
駆動電圧ＤＲＶは、図示しない制御系により印加される。

第１の実施形態のアクチュエータ部１４０は、可動部１４１に加えて、ハウジング１３０の側部の一部に形成された光軸方向ＯＸＤに長い長孔状の開口部１４２と、ハウジング１３０の基台１３１の被写体側の面に形成された固定支持部１４３とを有する。
本第１の実施形態において、可動部１４１は、竿状あるいはシート状の可動子である高分子（ポリマ）アクチュエータ１５０により形成される。

高分子アクチュエータ１５０は、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、イオン導電性高分子膜の両面それぞれに設けられる電極膜とを含み、電極膜間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜が屈曲（湾曲）または変形する。

高分子アクチュエータ１５０は、一端がハウジング１３０に形成された開口部１４２を通してレンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている。
この場合、レンズホルダ１２０の一部に孔、あるいは切り欠きが形成され、その部分に直接高分子アクチュエータ１５０の一端部が差し込まれて変位運動を伝達可能に結合される。
高分子アクチュエータ１５０の他端部は、固定支持部１４３に固体される。
たとえば、固定支持部１４３付近に電極を設け、その電極に駆動電圧を加えることにより、高分子アクチュエータ１５０が屈曲（湾曲）し、それにより、レンズホルダ１２０を光軸方向ＯＸＤに往復運動させてオートフォーカスの機構を実現する。

以下に、本発明に係る高分子アクチュエータの構成について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの構成例を示す断面図である。

高分子アクチュエータ１５０は、図３に示すように、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜（イオン導電性高分子フィルム）１５１と、イオン導電性高分子膜１５１の両面それぞれに設けられる電極膜１５２−１，１５２−２とを有する。
高分子アクチュエータ１５０は、電極膜１５２−１，１５２−２それぞれに電気的に接続されたリード線１５３−１，１５３−２を有する。
高分子アクチュエータ１５０は、１対のリード線１５３−１，１５３−２より電極膜１５２−１，１５２−２間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜１５１が屈曲（湾曲）または変形する。

イオン導電性高分子膜１５１は、フッ素樹脂、炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂からなり、表裏２つの主面をもつ形状を呈している。その形状としては、たとえば、短冊形状、円盤形状、円柱形状、円筒形状などが挙げられる。
また、イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂いずれでもよいが、このうち陽イオン交換樹脂が好適である。

陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入されたものが挙げられ、とくにフッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入された陽イオン交換樹脂が好ましい。

電極膜１５２（−１、−２）は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなり、カーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合していることを特徴とする。
カーボン粉末は、導電性をもつカーボンブラックの微細粉末であり、比表面積が大きなものほど電極膜１５２としてイオン導電性高分子膜１５１と接する表面積が大きくなりより大きな変形量を得ることができる。たとえばケッチェンブラックが好ましい。また、イオン導電性樹脂は、イオン導電性高分子膜１５１を構成する材料と同じものでもよい。

また、電極膜１５２（−１，−２）は、イオン導電性樹脂成分とカーボン粉末を含む塗料がイオン導電性高分子膜１５１に塗布されて形成される。あるいは、電極膜１５２（−１，−２）は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなる導電膜がイオン導電性高分子膜１５１に圧着されて形成される。
いずれの方法によっても、簡便に短時間で電極膜１５２を形成することができる。

なお、少なくともイオン導電性高分子膜１５１に陽イオン物質が含浸されているが、陽イオン物質とは、水および金属イオン、水および有機イオン、イオン液体のいずれかであることが好ましい。
ここで、金属イオンとはたとえば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等が挙げられる。また、有機イオンとはたとえば、アルキルアンモニウムイオン等が挙げられる。
これらのイオンはイオン導電性高分子膜１５１中において水和物として存在している。イオン導電性高分子膜１５１が水および金属イオン、または水および有機イオンを含み、含水状態となっている場合には、高分子アクチュエータ１５０は中からこの水が揮発しないように封止されていることが好ましい。

また、イオン液体とは、常温溶融塩とも言われる不燃性、不揮発性のイオンのみからなる溶媒であり、たとえばイミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物、脂肪族系化合物のものを使用することができる。
イオン導電性高分子膜１５１にイオン液体を含浸させている場合には、揮発する心配なく高温あるいは真空中でも高分子アクチュエータ１５０を使用することができようになる。

図４（Ａ）〜（Ｃ）に、本実施形態に係る高分子アクチュエータ１５０の動作原理を示す。ここでは、イオン導電性高分子膜１５１中にナトリウムイオンが含浸されているものとして説明する。

図４（Ａ）では、電源Ｅよりリード線１５３−１，１５３−２を通じて、図中左側の高分子アクチュエータ１５０の電極膜１５２−１にプラスの電位、図中右側の電極膜１５２−２にマイナスの電位が印加されている。
この電位差により、高分子アクチュエータ１５０のイオン導電性高分子膜１５１中では、マイナスの電位が印加された側（図中右側）の電極膜１５２−２にナトリウムイオン水和物が引き寄せられて移動する。これにより、電極膜１５２−２の近傍に集中しこの領域は体積膨張するようになる。
一方、プラスの電位が印加された側（図中左側）の電極膜１５２−１近傍におけるナトリウム水和物濃度は減少し、この領域は体積収縮するようになる。
その結果、イオン導電性高分子膜１５１の２つの電極膜１５２−１，１５２−２２近傍領域の間に体積差が生じることとなり、イオン導電性高分子膜１５１は図中左側に湾曲するようになる。
この場合、たとえばレンズホルダ１２０は第１位置ＰＳ１に向かって光軸方向ＯＸＤにハウジング１３０との摺動は行う。

図４（Ｂ）では、電源Ｅからの電圧印加はなく、２つの電極膜１５２−１，１５２−２に電位差がない。その結果、イオン導電性高分子膜１５１の２つの電極膜１５２−１，１５２−２近傍領域の間に体積差はなく、イオン導電性高分子膜１５１は湾曲することなく真っ直ぐな状態を保持する。
この場合、図２の状態となる。すなわち、レンズホルダ１２０はハウジング１３０との摺動は行わずそのままの安定位置に保持される。
あるいは、レンズホルダ１２０は第１位置ＰＳ１または第２位置ＰＳ２から安定位置に復帰する。

図４（Ｃ）では、電源Ｅよりリード線１５３−１，１５３−２を通じて、図中左側の高分子アクチュエータ１５０の電極膜１５２−１にマイナスの電位、図中右側の電極膜１５２−２にプラスの電位を印加されており、圧印加方法が図４（Ａ）の場合とは逆である。
この電位差により、高分子アクチュエータ１５０のイオン導電性高分子膜１５１中では、マイナスの電位が印加された側（図中左側）の電極膜１５２−１の近傍領域は体積膨張するようになり、プラスの電位が印加された側（図中右側）の電極膜１５２−２近傍領域は体積収縮するようになる。
その結果、イオン導電性高分子膜１５１は図中右側に湾曲するようになる。
この場合、たとえばレンズホルダ１２０は第２位置ＰＳ２に向かって光軸方向ＯＸＤにハウジング１３０との摺動は行う。

この高分子アクチュエータ１５０の変形性能（変形量および／または変形速度）については、カーボン粉末の比表面積、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比、２つの電極膜１５２の厚さの少なくともいずれか一を調整して制御することが可能である。
また、電極膜１５２の厚さとイオン導電性高分子膜１５１の厚さとの比を調整することによっても、高分子アクチュエータ１５０の変形性能（変形量および／または変形速度）を制御することが可能である。

次に、本発明に係る高分子アクチュエータの他の構成について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの他の構成例を示す断面図である。

図５の高分子アクチュエータ１５０Ａは、図３の高分子アクチュエータ１５０の１対の電極膜１５２−１，１５２−２それぞれの上に金または白金からなる金属導電膜１５４−１，１５４−２が形成されている。
そして、この金属導電膜１５４−１，１５４−２にリード線１５３−１，１５３−２が電気的に接続されている。
ここで、イオン導電性高分子膜１５１、電極膜１５２−１，１５２−２、イオン導電性高分子膜１５１に含浸させる陽イオン物質は、図３の高分子アクチュエータ１５０で示したものと同じである。

ここで、金属導電膜１５４−１，１５４−２は、１対の電極膜１５２−１，１５２−２それぞれの上に湿式めっき法、蒸着法、スパッタ法などの成膜手法により、金または白金の薄膜が形成される。
この金属導電膜１５４−１，１５４−２の厚さにはとくに制限はないが、リード線１５３−１，１５３−２からの電位が電極膜１５２−１，１５２−２に均等に印加されるように連続した膜となる程度の厚さであることが好ましい。

以上の構成とすることにより、より優れた変形性能を信頼性高く得ることができる。

以上のように、カメラモジュール１００のオートフォーカスを実現するために、レンズを被写体方向に往復に動かす必要がある。
本第１の実施形態においては、そのレンズ１１０を含むレンズホルダ１２０を支持するために、複雑な形状の板バネを排除可能な構成を有する。
すなわち、本第１の実施形態のレンズモジュール１００は、レンズホルダ１２０の側部の外面部を低摩擦係数のハウジング１３０の内面１３２ａで包みこみ、摺動させることでオートフォーカスのための往復支持機構を実現している。
本第１の実施形態においては、突出した可動部１４１にたとえば高分子アクチュエータの可動部を取り付けることにより、オートフォーカスを実現している。
このように、本第１の実施形態においては、摺動面でレンズホルダが支えられているため、衝撃にも非常に強く、疲労という概念もない。
レンズホルダ１２０のハウジング１３０への組み込みも、ハウジング１３０に挿入するだけで簡単である。
また、ハウジング１３０とベースを一体化あるいはインサート成型で作製することにより、レンズホルダ１２０の外径に比較してモジュール外形を小さくすることができ、モジュールの小型化を実現することができる。

＜２．第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図６は、図２の第１の実施形態に係るレンズモジュール１００と異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。

本第２の実施形態に係るレンズモジュール１００Ａが第１の実施形態に係るレンズモジュール１００と異なる点は次の通りである。
第１の実施形態のレンズモジュール１００においては、可動部１４１を形成する高分子アクチュエータ１５０の一端部がレンズホルダ１２０の側部に直接結合されて、変位運動を直接的に伝達している。
これに対して、本第２の実施形態のレンズモジュール１００Ａにおいては、可動ピン１４４の一端部をレンズホルダ１２０の側部に結合させ、他端部側を、開口部１４２を通してハウジング１３０の外部に位置させている。
そして、レンズモジュール１００Ａでは、外部において、高分子アクチュエータ１５０の一端部を接着等により結合し、他端部を固定支持部１４３に固定させている。
このように、本第２の実施形態のレンズモジュール１００Ａにおいて、高分子アクチュエータ１５０の変位運動を、可動ピン１４４を介してレンズホルダ１２０に伝達する。

その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜３．第３の実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図７は、図６の第２の実施形態に係るレンズモジュール１００Ａと異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。

本第３の実施形態に係るレンズモジュール１００Ｂが第２の実施形態に係るレンズモジュール１００Ａと異なる点は次の通りである。
本第３の実施形態のレンズモジュール１００Ｂは、高分子アクチュエータの代わりに、バイモルフ（バイメタル）型ＰＺＴ１６０を適用している。
この場合も、可動ピン１４４にバイモルフ（バイメタル）型ＰＺＴ１６０の一端を取り付け、他端側を固定支持部１４３に固定する。
固定支持部１４３付近に電極を設け、その電極に電圧を加えることにより、バイモルフ（バイメタル）型ＰＺＴ１６０が屈曲（湾曲）し、それにより、可動ピン１４４を光軸方向に動かしオートフォーカスの機構とする。

その他の構成は第１および第２の実施形態と同様である。
本第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜４．第４の実施形態＞
図８は、本発明の第４の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図８は、図６の第２の実施形態に係るレンズモジュール１００Ａと異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。

本第８の実施形態に係るレンズモジュール１００Ｃが第２の実施形態に係るレンズモジュール１００Ａと異なる点は次の通りである。
本第３の実施形態のレンズモジュール１００Ｂは、高分子アクチュエータの代わりに、形状記憶合金ワイヤ１７０を適用している。
この場合、図８に示すように、可動ピン１４４に形状記憶合金ワイヤ１７０を引っ掛けて結合させる。
そして、形状記憶合金ワイヤ１７０の両端に電極を設け、その電極に電圧を加えることにより、形状記憶合金ワイヤ１７０が短くなり、電圧を与えるのを止めると冷却され長くなり、それにより、可動ピン１４４を光軸方向に動かしオートフォーカスの機構とする。

その他の構成は第１および第２の実施形態と同様である。
本第４の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜５．第５の実施形態＞
図９は、本発明の第５の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。

本第５の実施形態に係るレンズモジュール１００Ｄが第１の実施形態に係るレンズモジュール１００と異なる点は次の通りである。
本実施形態のハウジング１３０は、基本的に、レンズホルダ１２０の側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダ１２０をレンズ１１０の光軸方向ＯＸＤに摺接状態で往復運動可能に収容する。
これに基づき、第１の実施形態に係るハウジング１３０は、レンズホルダ１２０の側部側の外面１２１に対して低摩擦係数の内面１３２ａで接してレンズホルダ１２０をレンズ１１０の光軸方向ＰＸＤに摺接状態で往復運動可能に収容する。
これに対して、第５の実施形態に係るハウジング１３０Ｄは、レンズホルダ１２０の挿入部における側部側の内外面に対して外面で接してレンズホルダをレンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する。

このレンズモジュール１００Ｄの構成について説明する。
レンズホルダ１２０Ｄは、保持するレンズ１２０の光軸方向の非被写体側ＮＯＢＪＳの面１２２からハウジングの側壁に対して、第１位置と第２位置間の距離より長い長さで挿入可能に開口として形成された挿入部１２３を有する。
ハウジング１３０Ｄは、被写体側の側壁部が挿入部１２３に挿入される。
そして、ハウジング１３０Ｄは、レンズホルダ１２０Ｄの挿入部１２３における側部側の内外面１２４に対して外面１３３で接してレンズホルダ１２０Ｄをレンズ１２０の光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する。

この場合、レンズホルダ１２０Ｄの側部外周面が最も外部となることから、高分子アクチュエータ１５０の一端部が開口部等を通さず直背的に結合される。

その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本第５の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本第５の実施形態においては、仮に摺動面からパーティクルが発生しても、固体撮像素子２００の撮像面の表面等の落ちるおそれはない。
また、可動ピンを用いた第２〜第４の実施形態の構成を適用することも可能である。

＜６．第６の実施形態＞
図１０は、本発明の第６の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。

本第６の実施形態に係るレンズモジュール１００Ｅが第５の実施形態に係るレンズモジュール１００Ｄと異なる点は次の通りである。
高分子アクチュエータ１５０のレンズホルダ１２０Ｄとの結合を側部ではなく、レンズホルダ１２０Ｄにおける保持するレンズの光軸方向の非被写体側ＮＯＢＪＳの面１２２に対して変位運動を伝達可能に結合されている。

その他の構成は第５の実施形態と同様である。
本第６の実施形態によれば、上述した第１の実施形態等と同様の効果を得ることができる。

なお、第６の実施形態のような構成は、第１〜第５の実施形態の場合も光軸方向の非被写体側ＮＯＢＪＳの面に接するように可動部を配置可能なスペースを確保して実現可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
レンズを含むレンズホルダ１２０を支持する板バネを排除し、レンズホルダ１２０の外径部を低摩擦係数のハウジングで包みこみ、摺動させることでオートフォーカスのための往復支持機構を実現している。
高分子アクチュエータをレンズホルダに直接あるいは突出した可動ピンに高分子アクチュエータの可動部を取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。また、高分子アクチュエータに代わりに、たとえばバイメタルのＰＺＴ素子をレンズホルダ１２０の突出した部分に取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。また、たとえば、形状記憶合金をレンズホルダの突出した部分に取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。
レンズホルダ１２０を支持するための上下板バネはその性質上、外部からの衝撃に非常に弱く破断したり、また使用しているうちに疲労破壊したりした。さらに、レンズホルダ組み込みの際上下板バネのアライメントが非常に難しかった。
本実施形態においては、摺動面でレンズホルダ１２０が支えられているため、衝撃にも非常に強く、疲労という概念もない。レンズホルダ１２０の組み込みも、ハウジングに挿入するだけで簡単である。
また、ハウジング１２０とベースを一体化あるいはインサート成型で作ることにより、レンズホルダ１２０の外径に比較してモジュール外形を小さくすることができ、モジュールの小型化が実現可能である。
加えて、レンズホルダ１２０とハウジング１３０は所望のはめあいをもって組み込まれており、レンズホルダが傾くことなく往復運動可能となる構造を有している。

このような効果を有するレンズモジュールは、デジタルカメラやビデオカメラのカメラモジュール（光学系）として適用することができる。

＜７．カメラの構成例＞
図１１は、本発明の実施形態に係るレンズモジュールが適用されるカメラの構成の一例を示す図である。

本カメラ３００は、図１１に示すように、撮像デバイス３１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系として、たとえば入射光（像光）を撮像面上に結像させるレンズモジュール（光学系）３２０を有する。レンズモジュール（光学系）３２０として本実施形態に係るレンズモジュールが適用される。
さらに、カメラ３００は、撮像デバイス３１０およびカメラモジュール３２０のアクチュエータ部を駆動する駆動回路(ＤＲＶ)３３０と、撮像デバイス３１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)３４０と、を有する。

駆動回路３３０は、レンズモジュール３２０のアクチュエータ部によりレンズを光軸方向に往復運動可能に駆動制御するための駆動電圧ＤＲＶを生成し、アクチュエータ部に供給する。
駆動回路３３０は、撮像デバイス３１０内の回路を駆動するスタートパルスやクロックパルスを含む各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ(図示せず)を有し、所定のタイミング信号ＴＭＧで撮像デバイス３１０を駆動する。

また、信号処理回路３４０は、撮像デバイス３１０の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路３４０で処理された画像信号は、たとえばメモリなどの記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。また、信号処理回路３４０で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等からなるモニターに動画として映し出される。

上述したように、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、レンズモジュール３２０として、先述したレンズモジュールを搭載することで、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、高精度なカメラが実現できる。

１００・・・レンズモジュール、１１０・・・レンズ、１２０・・・レンズホルダ、１３０・・・ハウジング、１４０・・・アクチュエータ部、１４１・・・可動部、１５０，１５０Ａ・・・高分子アクチュエータ、１６０・・・ＰＺＴ、１７０・・・形状機億号金ワイヤ、２００・・・個体撮像素子、３００・・・カメラシステム、３１０・・・撮像デバイス、３２０・・・レンズモジュール、３３０・・・駆動回路、３４０・・・信号処理回路。

Claims (9)

1. 被写体象を結像するためのレンズと、
   上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、
   少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、
   印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第１位置と第２位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と
   を有するレンズモジュール。
2. 上記ハウジングは、
   上記レンズホルダの側部側の外面に対して内面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する
   請求項１記載のレンズモジュール。
3. 上記ハウジングは、
   側部の一部に開口部が形成され、
   上記アクチュエータ部は、
   上記可動部の一端が、上記ハウジングの開口部を通して上記レンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている
   請求項２記載のレンズモジュール。
4. 上記アクチュエータ部は、
   上記可動部の一端が、上記レンズホルダにおける保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面に対して変位運動を伝達可能に結合されている
   請求項２記載のレンズモジュール。
5. 上記レンズホルダは、
   保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面から上記ハウジングの側壁に対して、上記第１位置と上記第２位置間の距離より長い長さで挿入可能に開口として形成された挿入部を含み、
   上記ハウジングは、
   上記レンズホルダの挿入部における側部側の内外面に対して外面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する
   請求項１記載のレンズモジュール。
6. 上記アクチュエータ部は、
   上記可動部の一端が、上記レンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている
   請求項５記載のレンズモジュール。
7. 上記アクチュエータ部は、
   上記可動部の一端が、上記レンズホルダにおける保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面に対して変位運動を伝達可能に結合されている
   請求項５記載のレンズモジュール。
8. 上記アクチュエータ部の可動部は、
   陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、上記イオン導電性高分子膜の両面それぞれに設けられる電極膜とを含み、上記電極膜間に電圧が印加されることにより上記イオン導電性高分子膜が湾曲または変形する高分子アクチュエータにより形成されている
   請求項１から７のいずれか一に記載のレンズモジュール。
9. 固体撮像素子と、
   上記固体撮像素子に被写体像を結像するレンズモジュールと、を有し、
   上記レンズモジュールは、
   被写体象を結像するためのレンズと、
   上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、
   少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、
   印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第１位置と第２位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と、を含む
   カメラ。

Images